经改进的材料热切割设备制造技术

在连续热切割作业中，以预定频率的脉冲形式将辅助气体加到热切割机上。该脉冲效应可以借助于电磁阀、机械旋转阀、凸轮从动阀或自推进式阀达到。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料的热切割。用CO2激光器切割例如金属时，辅助气体射流由喷咀射向受切割的金属表面。在整个本说明书中，“辅助气体”一词包括在热切割过程中积极参与切割过程的气体，其主要作用不是与保护气氛起反应就是提供这种保护气氛，保护受切割的材料使其不致起反应，并向切割过程中要清除的熔融材料提供功能。为避免产生疑问，“辅助气体”一词不包括那些对热切割机的能源起调节作用的气体。在激光切割的情况下，辅助气体是激光束掠过金属表面时吹除熔融金属和碎屑必不可少的手段。如上所述，辅助气体可以是惰性气体，从而保护金属板，使其不致氧化或污染。不然辅助气体也可以是反应气体，因而与受切割的金属产生放热反应，从而放出热量，以较快的切割速度来提高切割作业。最近，在大多数用激光切割的金属板上，可以看到因周期性熔融效应所引起的许多明显条纹，该熔融效应则是伴随着熔融金属和碎屑因辅助气体而引起起的不均匀地排出而产生的。英国申请公告2194190号介绍了一种用超声波等离子弧焊枪间歇地焊接或切割材料的方法和设备，焊枪在等于所要求的切割或焊接动作重复率的频率下，通过调节通到焊枪的气流加以控制。与速度低的气流相比，速度高的气流能产生功率密度较高和直径较大的等离子体射流。换句话说，该气体具有调节焊枪主热源功率密度的作用。该主献没有谈到通过调节辅助气体连续热切割材料的作法。本专利技术的目的是提供一种切割质量有所提高的连续热切割材料的设备和方法，切割质量可以通过以下各方面来判断例如，切口表面的粗糙度;附在切口下缘的废渣;下切口没有烧过头的现象，这种现象会使切口边缘不平整。按照本专利技术的一种方案，本专利技术的材料连续热切割设备包括一个热切割机和一个供气系统，供气系统包括一个压缩辅助气源、管道装置和控制装置，管道装置用以将气体从气源输送到热切割机，控制装置位于气源与热切割机之间的管道装置，工作时能以预定频率的脉冲形式给热切割机提供所述辅助气体。按照本专利技术的另一种方案，在有辅助气体的热切割机中连续热切割材料的方法包括控制辅助气体到热切割机的供应过程，使得辅助气体按预定的频率脉动。脉动过程就是辅助气体在通过形成供气系统的一部分的喷嘴输出的流量和压力方面的调节过程。现在参照所附的示意图通过举例说明本专利技术一个实的施例。附图中附图说明图1 是本专利技术的CO2激光器和辅助气供气系统的示意图;图2 是用恒压或非脉动辅助气流和经调节或脉动的辅助气流切割材料时表面粗糙度的对比曲线;图3 是用经调节的或脉冲的辅助气流在不同频率下切割材料时粗糙度数值的对比曲线图。从图中可以看到，用CO2激光器的热切割机工作时将一束能量投向厚例如5至10毫米的软钢板2的工作件上。激光束且与之共轴线的周围是喷嘴4，形成辅助气体供应系统的一部分。喷嘴4由管道装置6连接到辅助气源，辅助气源可以是例如由气体调节器(图中未示出)控制的装在气缸(图中未示出)中的加压氧气。氧气缸与喷嘴4之间的管道装置6内配置着以电磁阀形式出现的控制装置8。电磁阀由频率调制电路控制，频率调制电路产生选通输出电压，该输出电压的频率和传号与空号之比可由装在频率调制电路上的电位计控制，从而有效地控制电磁阀的打开和关闭。氧气缸与电磁阀之间的管道装置6内设有膨胀室10，电磁阀起缓和可能会形成的影响氧气缸调节器的任何反压的作用。在使用过程中，加压的氧辅助气体从氧气缸和调节器通过管道装置6和膨胀室10流向电磁阀8。流到喷嘴4的氧气流按一预定频率，例如30至500赫，有效脉动着。脉动气体从喷嘴4以射流的形式喷出，供吹除熔融金属和碎屑之用。现在参看图2，这是用经调节的或脉动辅助气体以不同的切割速度进行切割时与用恒压的或非脉动辅助气体进行切割时所得出的切口表面粗糙度的比较曲线图。显然，脉动辅助气流比用恒压辅助气流得出的粗糙度小。图3表明提高辅助气流的调节频率可以减少切口粗糙度。虽然在上述实施例中是就CO2激光器切割金属方面进行论述，显然也可以考虑将脉动辅助气体使用在其它型式的热切割。此外，虽然上面谈到的是用电磁阀作为控制装置8，但也可以采用其它代用品。举例说，机械旋转阀;凸轮从动阀;自推进式阀，即借助于气体压力驱动旋转的旋转阀;或包括将压力脉冲传给恒流辅助气流的从动活塞或隔膜的阀门。为充分发挥上述脉动辅助气体供应系统的优点，需要就膨胀室10和喷嘴室的容积以及这些容器的内部形状，连同喷嘴与工作的间距和待切割工件的材料等进行初步实验。我们发现，用带CO2激光器的脉冲气体供应系统切割软钢时，切割质量在所测出的切口表面粗糙度方面(图2)、在附着在切口底侧的废渣和下切口向外燃烧的减少等方面，都比用恒压辅助气体供应系统时好。我们还发现，脉动频率是使切割效果在切口粗糙度方面达到最佳状态的一个重要因素(图3)。此外，要使切口合格，所使用的气体总体积需要比恒气压切割的少。脉动辅助气体可以借助上述单个喷嘴加入到热切割过程，也可以借助于同心或环形喷嘴，借助于一系列较小的喷嘴，借助于轴线外的喷嘴装置加入热切割过程。这里也考虑了采用脉动的辅助气体来提高对工件的初始穿孔或切割能力。权利要求1.一种连续热切割材料的设备，包括一个热切割机和一个供气系统，供气系统包括一个加压辅助气源、管道装置和控制装置，管道装置用以将气体从气源输送到热切割机，控制装置位于气源与热切割机之间的管道装置中，工作时能以预定频率的脉冲形式给热切割机提供所述辅助气体。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，热切割机是CO2激光器，脉冲频率在30至500赫之间。3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置是个振荡式的电磁阀。4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置是个机械旋转阀。5.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置是个凸轮从动阀。6.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置是个自推进式阀。7.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置是这样的一种阀，该阀包括一个从动活塞或隔膜，以将压力脉冲传到恒流的辅助气体。8.1至7任一权利要求所述的设备，其特征在于，在气源与控制装置之间的管道装置中设有膨胀室。9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述供气系统包括至少一个喷嘴，喷嘴和膨胀室的形状和尺寸是结合脉冲频率加以选择的，以期达到最强的共振效应。10.一种连续热切割材料的方法流，其特征在于，其中热切割机备有以预定频率脉动的形式供应的辅助气体。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，频率在30至500赫之间。12.一种热切割材料的设备，构制、配制和使其适宜基本上按上述参照图1所述的方式工作。13.一种连续热切割材料的方法，基本上如以上说明书中所述。14.一种初始将材料穿孔的方法，其特征在于，其中的热切割机备有以预定频率脉动的形式供应的辅助气体。全文摘要在连续热切割作业中，以预定频率的脉冲形式将辅助气体加到热切割机上。该脉冲效应可以借助于电磁阀、机械旋转阀、凸轮从动阀或自推进式阀达到。文档编号B23K26/14GK1070855SQ9211048公开日1993年4月14日 申请日期1992年9月18日 优先权日1991年9月18日专利技术者A·V·费尔南迪斯, J·T·加茨迪尔 申请人:英国氧气集团有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
在连续热切割作业中，以预定频率的脉冲形式将辅助气体加到热切割机上。该脉冲效应可以借助于电磁阀、机械旋转阀、凸轮从动阀或自推进式阀达到。 助气体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AV费尔南迪斯，JT加茨迪尔，
申请(专利权)人：英国氧气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]